(57)【要約】【課題】  回転ローラに強い押圧力がかかっても安定した光学読取特性を保つことができる光学式読取装置を提供する。【解決手段】  外枠部材１０内部に中空透明の回転ローラ２０を軸受部材１２を介して回転自在に納め、該回転ローラ２０内部に上記外枠部材１０に固定支持される読取光学部を納め、上記外枠部材１０に設けた開口状の読取窓１１から上記回転ローラ２０を外部に露出させた光学式読取装置１において、  上記外枠部材１０の内部に上記回転ローラ２０を挟んで対となるローラ受け部材１４を設け、該ローラ受け部材１４により上記回転ローラ２０の両端部近傍を回転自在に担持する。【選択図】  図１
2005222215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外枠部材内部に中空透明の回転ローラを軸受部材を介して回転自在に納め、該回転ローラ内部に上記外枠部材に固定支持される読取光学部を納め、上記外枠部材に設けた開口状の読取窓から上記回転ローラを外部に露出させた光学式読取装置において、
上記外枠部材の内部に上記回転ローラを挟んで対となるローラ受け部材を設け、該ローラ受け部材により上記回転ローラの両端部近傍を回転自在に担持することを特徴とする光学式読取装置。
【請求項２】
上記ローラ受け部材は円弧面を備えた略半円柱状に形成され、上記円弧面により上記回転ローラを回転自在に担持することを特徴とする請求項１記載の光学式読取装置。
【請求項３】
上記ローラ受け部材は円柱状に形成され、上記外枠部材に対して回転自在とされると共に、外周面により上記回転ローラを回転自在に担持することを特徴とする請求項１記載の光学式読取装置。
【請求項４】
上記外枠部材と上記ローラ受け部材との間に弾性部材を介在させ、該弾性部材は上記ローラ受け部材を介して上記回転ローラを付勢し上記読取窓周縁部に当接させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学式読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人の指紋や印刷物などの被検体を光学的に読取る光学式読取装置に関し、より詳細には透明な回転ローラを介して被検体の像を読取る光学式読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、特定の人物を認証する方法として、各人の有する身体的特徴を利用した生体認証が用いられるようになってきている。その中でも、人の指紋を利用する指紋認証は、比較的安価な構成で安定した本人認証が可能なことから、広く普及してきている。指紋認証は通常、認証の対象となる人の指紋パターンを画像データとして予め記憶させておき、認証時に指紋パターンをスキャンして画像データとして読取り、記憶している画像データと照合することにより行われる。
【０００３】
指紋の読取りを行う光学式読取装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、外枠部材の指紋パターンの読取り位置に透明で中空状の回転ローラを設け、この回転ローラの内部に回転ローラを介して被検者の指に光を照射する光源と、回転ローラを介して被検者の指で反射した光を受光するアレイ状の受光部を配置した構造のものがある。
このような構造の光学式読取装置は、回転ローラの上に指が置かれると、光源から照射された光が指の腹において反射し、この反射光がアレイ状の受光部に入射して１次元の画像データに変換されるので、被検者が回転ローラを所定方向に回転させることにより、指の指紋の１次元データが順次読み取られ、読取り終了後に指紋パターンを表す２次元画像データが取得される。
【特許文献１】特開２００２−１３３４０２号公報（図１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような回転型の光学式読取装置においては、被検者が指で回転ローラを回転させる際、回転ローラと、この回転ローラを支持する軸受部材には指からの押圧力が加えられる。この指から回転ローラに加えられる押圧力は数ｋｇにも及ぶこともあり、これにより回転ローラが撓むなどして回転ローラの内側に配置した光源、受光部などの読取光学部品の位置関係がずれて光学読取特性が悪化する、また軸受部材が破損する可能性があるという問題があった。
さらに、回転ローラをスムーズに回転させるためには、回転ローラと回転ローラを納める外枠部材との間に適度な隙間が必要であるが、従来の光学式読取装置は、回転ローラと回転ローラを外枠部材の外部に露出させるための読取窓との間に生じる隙間から塵埃や異物が入り込み、機構系及び光学系に動作不良が起こりやすいという問題があった。
【０００５】
本発明は以上の問題点を鑑みてなされたものであり、回転ローラに強い押圧力がかかっても安定した光学読取特性を保つことができ、また防塵性も確保された光学式読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため本発明に係る光学式読取装置は、外枠部材内部に中空透明の回転ローラを軸受部材を介して回転自在に納め、該回転ローラ内部に上記外枠部材に固定支持される読取光学部を納め、上記外枠部材に設けた開口状の読取窓から上記回転ローラを外部に露出させた光学式読取装置において、上記外枠部材の内部に上記回転ローラを挟んで対となるローラ受け部材を設け、該ローラ受け部材により上記回転ローラの両端部近傍を回転自在に担持することを特徴として構成されている。
【０００７】
また本発明に係る光学式読取装置は、上記ローラ受け部材は円弧面を備えた略半円柱状に形成され、上記円弧面により上記回転ローラを回転自在に担持することを特徴として構成されている。
【０００８】
また本発明に係る光学式読取装置は、上記ローラ受け部材は円柱状に形成され、上記外枠部材に対して回転自在とされると共に、外周面により上記回転ローラを回転自在に担持することを特徴として構成されている。
【０００９】
また本発明に係る光学式読取装置は、上記外枠部材と上記ローラ受け部材との間に弾性部材を介在させ、該弾性部材は上記ローラ受け部材を介して上記回転ローラを付勢し上記読取窓周縁部に当接させることを特徴として構成されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る光学式読取装置によれば、外枠部材の内部にローラ受け部材を設け、このローラ受け部材により回転ローラを回転自在に担持することで、被検体の読取時に回転ローラに強い押圧力がかかったとしても、ローラ受け部材が押圧力を担うことで回転ローラ及び回転ローラを支持している軸受部材にかかる負荷が減少する。これにより、回転ローラに撓み変形が生じず、内部の読取光学部の位置関係がずれることもないので、安定した光学読取特性を維持することができる。
また、このローラ受け部材を回転ローラを挟んで対となるように設け、回転ローラの両端部近傍を担持することで、軸受部材にかかる押圧力をローラ受け部材側で担うことができると共に押圧力が各ローラ受け部材に分散されるので、軸受部材の破損を防ぐことができると共により安定した状態で回転ローラを担持可能となる。
【００１１】
また本発明に係る光学式読取装置によれば、ローラ受け部材は円弧面を備えた略半円柱状に形成され、円弧面により上記回転ローラを回転自在に担持することから、回転ローラとローラ受け部材との接触面積を少なくよりスムーズな回転操作を行うことができるようになり、また回転ローラが押圧された際も安定した状態で担持可能となる。
【００１２】
また本発明に係る光学式読取装置によれば、ローラ受け部材は円柱状に形成され、外枠部材に対して回転自在とされると共に、外周面により回転ローラを回転自在に担持することから、ローラ受け部材は回転ローラを確実に担持しつつ、回転ローラが回転するとローラ受け部材も一緒に回転することで、ローラ受け部材が回転ローラに与える摩擦力をより減少させることができ、よりスムーズな回転操作を行うことができるようになる。
【００１３】
また本発明に係る光学式読取装置によれば、外枠部材と上記ローラ受け部材との間に弾性部材を介在させ、この弾性部材は上記ローラ受け部材を介して回転ローラを付勢し読取窓周縁部に当接させることから、非読取時においては読取窓と回転ローラの間に間隙が生じず、防塵性、防水性が高まる。一方で読取時には被検体側からの押圧力により読取窓と回転ローラの間に間隙が生じるので、両部材の接触による摩擦の発生を抑えられ、スムーズな回転操作を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。まず本発明の第一の実施形態について説明する。図１は本発明の第一の実施形態における光学式読取装置の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は本発明の第一の実施形態における読取光学部品の構成を示す斜視図、図４は図１のＢ−Ｂ断面図、図５はローラ受け部材の形状を変更した光学式読取装置の斜視図である。
本実施形態では、光学式読取装置１によって被検者の指紋パターンを読取る場合について説明する。光学式読取装置１は、例えば建物の出入口に取付けられたり、携帯電話などに搭載されたりするものであり、図１に示すように外枠部材１０の内部に回転ローラ２０及び指紋パターンの読取りを行うための各読取光学部品を納めたものである。外枠部材１０にはその上部に開口状の読取窓１１が設けられており、ここから回転ローラ２０が外部に露出する。
【００１５】
回転ローラ２０は光が透過するようにアクリルなどの透明な材料によって成形されるものであり、図２に示すように内部に中空部２１を有する円筒状に形成され、その両端を軸受部材１２、１２によって回転自在に支持されている。軸受部材１２は外枠部材１０に固定される固定支持部１２ａと、この固定支持部１２ａの内側面に回転ローラ２０の内径と略同直径の円柱状に形成され、回転ローラ２０に内接して回転ローラ２０を回転自在とする回転支持部１２ｂから構成される。軸受部材１２は固定支持部１２ａが外枠部材１０に嵌合するなどして外枠部材１０に固定される。この軸受部材１２は摩擦係数の低いポリオキシメチレン樹脂等の樹脂素材により成形される。また、回転ローラ２０と軸受部材１２の回転支持部１２ｂとの間にはグリスを塗布し、回転ローラ２０の回転を円滑にすると共に、回転ローラ２０の中空部２１の防塵性、防水性、防湿性を確保している。
【００１６】
また、回転ローラ２０の中空部２１には、図３に示すように被検者の指紋パターンを読取るための読取光学部品である発光部３１、３１、レンズアレイ３２、及び受光部３３が納められている。
発光部３１は回転ローラ２０の中央線に対して対称となる位置に１つずつ設けられるものである。この発光部３１は光を発光する光源３１ａと、この光源３１ａが設けられる発光側基板３１ｂと、光源３１ａから発せられた光を上方に拡散させる導光体３１ｃから構成される。
本実施形態では光源３１ａとしてＬＥＤを用いており、このＬＥＤが回転ローラ２０の長手方向に沿って２個配置される。なお、光源３１ａには蛍光灯、ハロゲンランプなどを用いてもよい。また導光体３１ｃは透明な樹脂などで形成されたものであり、回転ローラ２０の長手方向に沿って光源３１ａ及び発光側基板３１ｂの上に載置される。光源３１aから発せられた光は、導光体３１ｃを透過する際に拡散して回転ローラ２０の長手方向の各位置において略同じ光強度になり、透明の回転ローラ２０を透過して外枠部材１０の読取窓１１から外部に照射される。
【００１７】
レンズアレイ３２は直径３００μｍ程度のロッドレンズが所定ピッチで一列に配列されたものであり、外枠部材１１の読取窓１１の真下にくるように、かつロッドレンズの配列が回転ローラ２０の長手方向に沿うように配置される。なおロッドレンズとは、断面円形で中心から周辺にかけて放物線状の屈折率分布を有するオプティカルファイバーである。このレンズアレイ３２は光源３１ａから発せられ被検体において反射した光をレンズアレイ３２の下部に配置された受光部３３に結像する。
【００１８】
受光部３３はラインセンサ３３ａと、このラインセンサ３３ａが設けられる受光側基板３３ｂから構成される。ラインセンサ３３ａは受光素子がレンズアレイ３２のロッドレンズの間隔に対応した間隔で一列に配列されたものである。ラインセンサ３３ａを配置した受光側基板３３ｂは、レンズアレイ３２の下部に、回転ローラ２０の長手方向に沿うように配置されている。レンズアレイ３２によって結像された光はラインセンサ３３ａにおいて光電変換され、さらに受光側基板３３ｂで取り込まれて１次元の画像データが得られる。
このように、各読取光学部品を回転ローラ２０の中空部２１に納めることにより、実装体積を小さくすることができ、光学式読取装置１を小型化することが可能となるので、携帯電話等の小型の電子機器への搭載により適したものとなる。
【００１９】
これら各読取光学部品は図２、図４に示すように、回転ローラ２０の中空部２１内において内蔵支持部材１３に固定されることで、適切な配置状態を確保している。この内蔵支持部材１３は回転ローラ２０の回転に干渉しない大きさに形成され、各読取光学部品はこの内蔵支持部材１３に形成された読取光学部品固定用の空洞部に差込まれることで内蔵支持部材１３に取付け固定される。なお、内蔵支持部材１３はレンズアレイ３２を通過しない光がラインセンサ３３ａに到達するのを防ぐように、レンズアレイ３２からラインセンサ３３ａへの光路を確保しつつ、ラインセンサ３３ａの周囲を囲むように形成されている。
また、内蔵支持部材１３の両端には図２に示すように、外方に延出する宙吊支持部１３ａが形成されており、この宙吊支持部１３ａが軸受部材１２を貫通すると共に軸受部材１２に接着固定され、さらにその先端部は外枠部材１０に差込固定され、これにより内蔵支持部材１３は外枠部材１０に固定され、回転ローラ２０が回転しても移動せず、同じ配置状態を保ったままとなる。
【００２０】
また外枠部材１０は図１に示すように、その底面に回転ローラ２０の底部を担持するローラ受け部材１４を備えている。ローラ受け部材１４は摩擦係数が低く耐摩耗性の高いポリオキシメチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレン樹脂等の樹脂素材によって半円柱状に形成されたものであり、外枠部材１０の底面に固定され、常時回転ローラ２０に当接している。このローラ受け部材１４は回転ローラ２０の全長よりも十分短く形成され、回転ローラ２０の両端部近傍に回転ローラ２０を挟むようにしてそれぞれ２つずつ配置される。
【００２１】
このようなローラ受け部材１４を設けることにより、指紋を読取る際に回転ローラ２０に指の押しつけによる強い押圧力がかかったとしても、底部でローラ受け部材１４が回転ローラ２０を担持するので、回転ローラ２０にかかる押圧力がローラ受け部材１４に分散され、その結果回転ローラ２０やその内部の内蔵支持部材１３に撓み変形が生じなくなり、各読取光学部品が安定した光学特性を保つことが可能となる。
また一方で、このようなローラ受け部材１４を設けても、ローラ受け部材１４を上述した摩擦係数の低い素材によって成形することにより、回転ローラ２０の回転操作性に支障がでない。
【００２２】
またこのローラ受け部材１４を回転ローラ２０の両端部近傍に、回転ローラ２０を挟むようにしてそれぞれ２つずつ配置することにより、軸受部材１２にかかる押圧力をローラ受け部材１４側で担うことができるので軸受部材１２の破損を防ぐことができ、また２ヶ所で担持するので押圧力が各ローラ受け部材１４に分散されると共に、より安定した状態で回転ローラ２０を担持可能である。さらに、ローラ受け部材１４は回転ローラ２０の全長に比べ十分に短いので、回転ローラ２０とローラ受け部材１４との接触部分が少なくなり、回転ローラ２０の回転に与える影響が極めて少なくなる。ただし、ローラ受け部材１４を回転ローラ２０の全長と略同じ長尺に形成し、回転ローラ２０を全長に渡って担持するようにしてもよい。
【００２３】
なお、ここではローラ受け部材１４の形状を半円柱状としたが、その形状は特にこれに限定されるものではなく、回転ローラ２０を確実に担持できる形状であればよい。また、ローラ受け部材１４の設置場所についても、外枠部材１０の底面に設けることとしたが、これに限らずローラ受け部材１４を外枠部材１０の側面下部に設け、回転ローラ２０を担持するようにしてもよい。
さらに、ここではローラ受け部材１４を外枠部材１０に固定することとしたが、図５に示すようにローラ受け部材１４を円柱状に形成し、回転自在となるように構成することもできる。ローラ受け部材１４は、ローラ受け部材１４に支軸部材を貫通させて軸支することで回転自在とされる。これにより、ローラ受け部材１４は回転ローラ２０を確実に担持しつつ、回転ローラ２０が回転するとローラ受け部材１４も一緒に回転するので、ローラ受け部材１４が回転ローラ２０に与える摩擦力をより減少させることができ、よりスムーズな回転操作を行うことができるようになる。
【００２４】
以上、本発明の第一の実施形態について説明した。次に、本発明の第二の実施形態について説明する。図６は本発明の第二の実施形態における光学式読取装置の斜視図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。
本実施形態における光学式読取装置１は、概略構成は上記第一の実施形態と同様であるが、本実施形態では図６に示すように、ローラ受け部材１４は弾性部材１５上に載置される構成となっている。すなわち、本実施形態においては外枠部材１０の底面に板バネからなる弾性部材１５を配置し、この弾性部材１５の上にローラ受け部材１４を載置し、回転ローラ２０に当接させることとしている。なお、弾性部材１５には棒バネ、コイルバネ、ゴムなどを用いてもよい。
【００２５】
そして、本実施形態では回転ローラ２０は、弾性部材１５の弾性力によってローラ受け部材１４を介して読取窓１１側に付勢され、図７（Ａ）に示すように、非読取時においては読取窓１１の周縁部に当接する。一方、読取時には回転ローラ２０が指で押圧されることにより、図７（Ｂ）に示すように、弾性部材１５がローラ受け部材１４を介して回転ローラ２０から押圧されて弾性変形し、これにより回転ローラ２０が若干内側に入り込み、回転ローラ２０と読取窓１１の周縁部との間にわずかな間隙が生じる。
このような構成とすることにより、非読取時においては読取窓１１の周縁部と回転ローラ２０の間に間隙が生じず、防塵性、防水性が高まる。一方で読取時には指からの押圧力により読取窓１１の周縁部と回転ローラ２０の間に間隙が生じるので、両部材の接触による摩擦の発生を抑えられ、スムーズな回転操作を行うことが可能となる。
【００２６】
以上、本発明の実施形態について説明した。上記実施形態では指紋パターンを読取る場合について説明したが、光学式読取装置１で読取る被検体はこれに限られず、通常のスキャナ同様に紙面上に印刷された文字や画像の読取りなど、他の物体の読取りにも広く用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一の実施形態における光学式読取装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態における読取光学部品の構成を示す斜視図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】ローラ受け部材の形状を変更した光学式読取装置の斜視図である。
【図６】本発明の第二の実施形態における光学式読取装置の斜視図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      光学式読取装置
１０      外枠部材
１１      読取窓
１２      軸受部材
１２ａ    固定支持部
１２ｂ    回転支持部
１３      内蔵支持部材
１３ａ    宙吊支持部
１４      ローラ受け部材
１５      弾性部材
２０      回転ローラ
２１      中空部
３１      発光部
３１ａ    光源
３１ｂ    発光側基板
３１ｃ    導光体
３２      レンズアレイ
３３      受光部
３３ａ    ラインセンサ
３３ｂ    受光側基板
【図１】
2005222215.tif 000003
【図２】
2005222215.tif 000004
【図３】
2005222215.tif 000005
【図４】
2005222215.tif 000006
【図５】
2005222215.tif 000007
【図６】
2005222215.tif 000008
【図７】
2005222215.tif 000009